Adiabatická evaporace – zajímavá ekologická alternativa ke klasické klimatizaci

Strojní klimatizace je již tradiční pojem a pro mnoho lidí jediná možnost, jak ochladit vzduch. Klasickou klimatizaci totiž známe téměř ze všech prostorů, kde je potřeba potlačit teplý a těžký vzduch. A i když tato technologie za dlouhá desetiletí prošla celou řadou inovací, nedokáže být tak ekonomická a ekologická jako jiné chladicí systémy. O řadě nevýhod klasické klimatizace jste se mohli dočíst v předchozím článku. Moderní technologie využívají například princip přírodního odpařování vody a výměny energie. Jednoduše řečeno je méně nákladné se přírodními silami inspirovat než s nimi bojovat.

Jak odpařování vody souvisí s chlazením vzduchu?
Moderním a přesto překvapivě jednoduchým řešením je adiabatické chlazení. To využívá stejného principu jako samotné lidské tělo. Když se potíme, teplý vítr neohřívá mokrou pokožku ve stejné míře, jako když je pokožka suchá. Ve výsledku tak často pociťujeme i chlad.

A jak to přesně funguje? První krok procesu chlazení je sání teplého venkovního vzduchu ventilátorem uvnitř jednotky. Vzduch dále putuje přes mokrou filtrační výplň, která je ochlazována proudící vodou. Potom dochází k tepelné výměně mezi studenou vodou a teplým suchým vzduchem. Odpařováním cirkulující vody vlivem změny jejího skupenství dochází k přeměně citelného tepla vzduchu na latentní teplo. Citelné teplo je teplo vzduchu, které cítíme, a latentní teplo je energie, kterou je nutno dodat pro změnu skupenství látky. V adiabatice pak konkrétně jde o přeměnu vody na páru. Voda ze vzduchu absorbuje velké množství tepla, tím se mírně zahřeje a částečně odpaří. Vzduch naopak přijme z vody částečně vlhkost a je vzduchotechnickým rozvodem distribuován do celé haly nebo konkrétních míst.

Zajímavostí je přímá závislost teploty a relativní vlhkosti nasávaného vzduchu. Čím vyšší je teplota nasávaného vzduchu a menší jeho vlhkost, tím efektivněji probíhá tepelná výměna. To v praxi znamená, že voda dokáže přijmout ze vzduchu více tepla a odpařuje se rychleji. Konkrétně v České republice je letní vzduch horký a zároveň suchý. Nabízí tak ideální podmínky pro efektivní využití adiabatického chlazení.

Ekologické nemusí nutně znamenat drahé
Ekologičnost technologie je zřejmá, úspornost již méně. Proces adiabatického chlazení nevyžaduje žádné chemikálie, které by mohly škodit zdraví nebo unikat do ovzduší. Pracuje s běžně dostupnou vodou, kterou lze navíc opětovně použít. Adiabatika tak neprodukuje freony a není nijak závadná vůči životnímu prostředí ani zdraví. Odpadá i nutnost použití kompresorů. Jednotka využívá pouze ventilátor a oběžné čerpadla, která udržují filtrační výplně vlhké. Ve výsledku je uhlíková stopa pro adiabatickou technologii v porovnání s klasickou klimatizací minimální. Systém oceníte i během údržby, která je daleko jednodušší než u klimatizace, bez potřeby oprávnění.

Ekologičnost systému se neodráží pouze v pořizovací ceně adiabatických systémů. Prvotní náklady jsou často několikanásobně nižší než u strojní klimatizace. Stačí srovnat velikost a množství komponentů, které má klimatizace s modulárními jednotkami adiabatických evaporizérů. Kompaktní rozměr a nízká váha díky kompozitním materiálům nabízí nesrovnatelně kratší dobu instalace bez nutnosti přerušení výroby. Celkové náklady na montáž jsou tak jednoznačně mnohem nižší. Menší hmotnost také znamená úměrně menší zátěž na střechu nebo světlíky budovy.

Úspora se nejvýrazněji projeví v provozních nákladech a nákladech na údržbu. Klimatizace se musí minimálně jednou, ideálně dvakrát ročně, profesionálně a velmi neekonomicky čistit. Adiabatické jednotky nejsou bezúdržbové, ale servisní interval je mnohonásobně delší. Navíc má adiabatika 4 – 7x menší provozní náklady – elektrickou energii na pohánění malého čerpadla, ventilátoru a výpustného ventilu (max. spotřeba jednotky FAIRAIR FAEV601 činí celkově 1.8 kW při průtokovém výkonu 150.000 m3/h) a přívod vody. Voda je v zásobní vaně automaticky měněna a volně protéká přes filtrační výplň. Tím se minimalizuje usazování vodního kamene. Voda se automaticky vyměňuje min. 1x denně, běžněji ale 1x za hodinu. Po ukončení chodu je jednotka vyprázdněna a vysušena.

(Ne)revoluční adiabatické chlazení
Princip adiabatické evaporace je lidstvu dlouho známý. V oblasti chlazení velkých objektů, kde by byla klimatizace příliš nákladná, je ale zcela revoluční. Nejen, že chladí, ale i vyměňuje vzduch v hale a navíc funguje jako „pračka vzduchu“. Díky zvyšování vlhkosti vzduchu na 50 – 65 % také zlepšuje hygienické podmínky na pracovišti a snižuje pocitovou teplotu pracovníků. Komfort zaměstnanců je také pozitivně ovlivněn velmi nízkou hlučností systému. Díky celkové jednoduché koncepci se dají průběžně přidávat další jednotky a tím systém v případě potřeby snadno rozšiřovat. Ve výsledku je adiabatika jedním z nejefektivnějších způsobů, jak ochladit halu.

Ale nic není jen pozitivní. K nevýhodám adiabatiky patří například nutnost přívodu vody a pokles efektivity systému při vysoké relativní vlhkosti vzduchu nebo při chladných dnech. Nejlépe chladí jednotka při vysokých venkovních teplotách. Například horký vzduch o teplotě 30 °C dokáže ochladit až o 7 °C. S nižší teplotou pak efektivita klesá.

Horší podmínky zvládá adiabatika na jedničku
Adiabatika paradoxně nejlépe funguje v nejhorších podmínkách. Technologie je nejvíce výkonná právě v tropických letních dnech, kdy to také nejvíce oceníte. Ve vysokých teplotách často dochází k poruchám komponentů klasické klimatizace, nicméně adiabatika nemá v tomto ohledu žádné slabé místo. Je tak ideální pro velké haly, kde je nutná častá výměna vzduchu – například v oblasti gumárenství, zpracování plastů nebo kovoobrábění. V těchto odvětvích se strojohodiny často pohybují v řádu stovek tisíc a nepřerušení výroby a rychlost instalace jsou jedny z nejdůležitějších faktorů.

Rychlé srovnání systémů na závěr

*1: HVLE: High Volume Low Energy System

*2: HVAC: Heating, Ventilation, Air Conditioning

Dává vám adiabatické chlazení smysl? Chcete znát více detailů, dat nebo ukázek z praxe?